华中农业大学学报

作者：徐俊康，陈新，王建勋，魏玉杰，张光辉，蔡崇法

单位：1华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070;2武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉 430079;3中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州 311100

关键词：崩岗侵蚀;水土流失;花岗岩残积土;孔隙结构参数;孔隙网络模型;渗流模拟;X射线计算机断层扫描（CT）

基金：国家自然科学基金面上项目（42277329）；国家自然科学基金青年科学基金项目（41807065）

为揭示花岗岩残积土孔隙的渗流规律，解析孔隙尺度水分运移机制，选取崩岗完整风化剖面，对全剖面原状花岗岩风化土体进行X射线计算机断层扫描（CT），并利用AVIZO软件进行三维重构、构建孔隙网络模型，定量化分析花岗岩风化土全剖面孔隙结构特征。结果显示：土壤孔隙度随着风化深度增加呈现下降趋势（4.2%~25.1%），上层土壤（A和B层）明显高于下层砂层（P<0.05）。各层次土壤孔隙等效直径主要集中分布于0.1~0.2 mm，方向角集中于40°~ 50°，且各层次方位角分布较为一致。大孔隙（>100 μm）形状以规则球形孔隙为主（0.8~1.0），上层规则孔隙较下层更多。风化剖面从上到下连通孔隙与非连通孔隙变化呈现相反趋势，孔隙连通性逐渐减弱。各层次土壤孔隙网络模型（pore network model，PNM）中连通孔隙半径（0.1~1.0 mm）、配位数及表面积在剖面上均呈现逐渐减少的趋势，上层平均孔喉长度整体高于下层土壤，孔隙网络结构随风化程度增大而逐渐复杂。基于孔隙网络的渗流模拟结果与实测值存在较高拟合度（R2=0.96）。孔隙结构参数与渗流导水率之间相关性分析显示，PNM参数（孔喉直径、通道长度、PNM孔隙直径）之间存在显著正相关（P<0.05），孔隙形态和方向参数（球度、方向角与方位角）与迂曲度呈显著正相关（P<0.05），孔隙连通性与分形维数、孔隙率、配位数、孔喉面积为渗透导水率关键影响因素（P<0.05），孔隙几何特征共同影响孔隙网络的结构和功能。结果表明，可以通过花岗岩风化土孔隙的三维重建及孔隙网络结构定量分析，明确风化土壤内部孔隙拓扑空间结构差异特征，解释风化作用下花岗岩土壤非均质性、各向异性、亚稳定结构形成的关键原因。

来源：2026年第2期

《华中农业大学学报》期刊编辑部

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